新型功能陶瓷膜材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种新型功能陶瓷膜材料及其制备方法。所述的方法至少包括：准备原料，将原料进行混合的步骤；炼泥、挤压成型步骤；干燥；高温焙烧；其中，所述的原料中包含有磁性材料。本发明专利技术中加入磁性材可提高对重金属等的吸附性以及对污染物催化活性；磁场强化和酸性表面处理，使制得的陶瓷膜材料表面羟基化率高，亲水性和微生物亲和性大大提升。本发明专利技术制得的多功能陶瓷膜材料具有强度高、孔隙和比表面积大、磁性和催化活性强、吸附能力强、微生物亲和性好，水质净化效果优等特点。

【技术实现步骤摘要】
新型功能陶瓷膜材料及其制备方法
本专利技术一种功能陶瓷膜材料及其制备方法。
技术介绍
河道底泥主要由粘土、泥沙、有机物等矿物质组成，经过长时间水体传输、物理、化学、生物等作用沉积于水体底部。河道底泥不仅是河流营养物质循环的中心环节，也是营养物、持久性有机污染物、重金属的主要聚集库。即使外源得到有效控制，生物或无理因子等作用促使沉积物释放仍有可能导致水体在相当长的时期内维持富营养化或水质继续恶化等不良状态。底泥疏浚将污染物从水域系统中彻底去除，可以较大程度地削减底泥对上浮水体的污染贡献率，进而在解决由生物或物理等作用下内源释放所造成的二次污染。然而，疏浚出来的大量污染底泥必须采取适当的处置措施，如果处置不当，又会造成污染转移，产生二次污染。底泥处置的总目标是确保底泥中的有毒有害物质，无论是现在还是将来都不致对人类及环境造成不可接受的危害。目前适合我国河道湖泊底泥无害化处理的技术主要有以下四种。底泥预干化技术：是通过热能对底泥进行水分去除处理，在干化过程中将耗去大量的热能，为了降低底泥干化所需要的热能，大量试验表明：脱水底泥经加热干化使含水率由80％降到60％时所消耗能量小，其主要去除的是底泥中的游离水；同样含水率在35％以下继续干化消耗能量也小，这两段的能量消耗基本接近理论值；底泥在含水率35％-60％之间,为底泥的塑性阶段，这阶段底泥的流体特性类似胶水。胶状、黏稠，很难处置，对其干化消耗能量急剧增加，很难干化。根据上述特性，干化底泥要避开底泥塑性阶段。要充分利用底泥干化特性，尽量在含水率60％以上，35％以下。在含水率为35％-60％之间干化耗能约为含水率60％以上和35％以下干化耗能的2.5倍；所以对脱水底泥需采用预干化技术，使脱水底泥含水率由80％降至60％，这样大大节约了能耗。底泥高温好氧堆肥技术：底泥高温好氧堆肥技术是将含水50-55％的底泥进行好氧堆肥发酵，高温好氧发酵过程是通过好氧性微生物的生物代谢作用，使底泥中有机物转化成富含植物营养物的腐殖质，反映的最终代谢物是CO2、H2O和热量，大量热量使物料维持在60摄氏度以上的持续高温,降低物料的含水率,有效地去除病原体、寄生虫卵和杂草种子，使底泥达到减量化、稳定化、无害化、资源化目的。底泥晾晒技术：近年来，许多污水厂在底泥处置方面做了大量的工作，如北京排水集团的大兴底泥消纳场，其每天平均消纳300-400吨含水率为80％的脱水底泥，其处理工艺是：从污水厂送来的含水率为80％的脱水底泥首先在露天的场地进行条垛堆肥，然后在进行部分干燥处理；由于含水率为80％的脱水底泥在露天堆放，则受天气的影响很大,在雨季底泥很不容易干化，并且大量的底泥露天堆放对环境也有很大影响。为了解决上述问题，可以将含水率为80％的脱水底泥在阳光大棚内以0.4-0.6米的厚度堆放，并使用专用晾晒翻堆设备对底泥进行多次晾晒翻堆，使底泥含水率由80％快速降至60％，达到底泥好氧发酵的条件。该工艺是利用太阳能对底泥进行水分去处，工艺简单，耗能很低，并且底泥干化过程中产生的恶臭气体容易有效收集进行除臭处理。底泥晾晒与好氧堆肥发酵处理集成技术：含水率为80％的脱水底泥在阳光大棚中经过晾晒翻堆后，其含水率由80％快速降至60％，再与好氧发酵菌种、部分添加剂(粉煤灰)等回填物及除臭剂充分混合以后，通过布料设备均匀送到卧室发酵仓内，在发酵仓内强制通风使物料充分好氧发酵，同时通过翻堆机搅拌使其均匀发酵并且推动物料向前运动。经十天发酵后物料的含水率已降至25％，干燥后的物料一部分作为回填物循环利用，一部分根据市场需要加入土壤营养素制成标准成品肥，如果市场需求不足可以一部分制肥，一部分不加入营养素直接输出作为园林绿化、土壤改良或回填土用。上述现有底泥处置措施，或是处理成本高，或是占地面积大，或是投资成本高，或是处置效率低，均不是理想的底泥处置和资源化利用方法，如何低成本、安全环保的为底泥找到一条出路，实现资源化利用是当前底泥处置的主要研究方向。底泥制陶一方面为底泥找到一条资源化利用的出路，另一方面制成的陶粒又可以返回水环境治理，然而目前对制陶工艺的研究较少，所制得的陶粒孔隙和比表面积不够大，吸附能力和水体净化不够强，对微生物的亲和性不够高，造成实际应用中效果不佳，也在一定程度上限值了底泥制陶方向的规模化应用。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种新型底泥基多功能陶瓷膜材料的制备方法，其组成是重金属和有机物污染底泥、无机粘结材、有机粘结材、吸附材、磁性材料或前驱体、造孔材，经高温焙烧，磁场强化、表面酸化处理等工艺制得多功能陶瓷膜材料，处理底泥中重金属和有机物。为达到上述目的，本专利技术新型功能陶瓷膜材料，在所述的陶瓷膜材料中含有磁性材料或其前驱体。其中，所述的磁性材料或其前驱体选自还原铁粉、四氧化三铁、硫酸亚铁、氯化亚铁中的一种或两种以上。为达到上述目的，本专利技术功能陶瓷膜材料的制备方法，所述的方法至少包括：准备原料，将原料进行混合的步骤；炼泥、挤压成型步骤；干燥；高温焙烧；其中，所述的原料中包含有磁性材料。其中，所述的磁性材料的用量为原料总重量的0.1％-10％。其中，所述的方法还包括对高温焙烧后的陶瓷膜材料磁化处理的步骤。其中，所述的磁化处理的步骤为将陶瓷膜材料置于静磁场、交变磁场，脉动磁场和脉冲磁场的磁场发生器进行磁化处理0.0001秒以上。其中，所述的磁化处理后的陶瓷膜材料的磁场强度为0.01特斯拉以上。其中，所述的方法还包括对高温焙烧后的陶瓷膜材料进行表面改性处理的步骤。其中，所述的表面改性处理的步骤为酸性处理，所述的酸性处理选自硫酸、磷酸、盐酸、硝酸、乙酸、苹果酸、柠檬酸、酒石酸中的一种或多种，酸溶液浓度为0.1-1M，浸泡时间为1-10小时，浸泡温度20-100℃。其中，所述的原料制备步骤中的原料为下述重量份的原料：重金属和有机物污染底泥100-150份、粘结材0-50份、吸附材0-30份、造孔材0-10份磁性材料或其前驱体0.1-20份。其中，所述的底泥为水河道或者湖泊的污染底泥，底泥的含水率为0-60％；所述的粘结材为有机粘结材和/或无机粘结材；所述无机粘结材为凹凸棒土、膨润土、高岭土和蒙脱土、无水石膏、半水石膏中的一种或多种；有机粘结材选自羧甲基纤维素、海藻酸钠、田菁胶中的一种或多种；所述吸附材选自沸石、活性炭、硅藻土、海泡石中的一种或多种，所述造孔材选自淀粉、纤维素有机造孔材、碳酸铵、碳酸氢铵、氯化铵中一种或多种。其中，所述的干燥温度为60-100℃，干燥时间是2-8小时；所述的高温焙烧是在惰性气体保护下进行，焙烧温度为600-1200℃，焙烧时间为2-6小时。本专利技术制造的一种新型底泥基多功能陶瓷膜材料，是将含水污染底泥与无机粘结材、有机粘结材、功能材(造孔材、吸附材和磁性材)充分混合、炼泥、挤压成型、干燥、再高温煅烧、磁场强化处理、表面酸性改性，制得多功能陶瓷膜材料。一方面高温焙烧，将底泥中的污染物转化去除或者稳定化；另一方面加入无机固化材、有机固化材协同作用，提高成型体的强度和耐磨性；加入造孔材提高孔隙大小、孔隙率和比表面积；加入吸附材提高污染物吸附性能；加入磁性材和磁场强化处理可提高对重金属等的吸附性以及对污染物催化活性；酸性表面处理，使制得的陶瓷膜材料表面羟基化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型功能陶瓷膜材料，其特征在于，在所述的陶瓷膜材料中含有磁性材料或其前驱体。

【技术特征摘要】
1.一种新型功能陶瓷膜材料，其特征在于，在所述的陶瓷膜材料中含有磁性材料或其前驱体。2.如权利要求1所述的新型功能陶瓷膜材料，其特征在于，所述的磁性材料或其前驱体选自还原铁粉、四氧化三铁、硫酸亚铁、氯化亚铁中的一种或两种以上。3.一种功能陶瓷膜材料的制备方法，其特征在于，所述的方法至少包括：准备原料，将原料进行混合的步骤；炼泥、挤压成型步骤；干燥；高温焙烧；其中，所述的原料中包含有磁性材料。4.如权利要求3所述的功能陶瓷膜材料的制备方法，其特征在于，所述的磁性材料的用量为原料总重量的0.1％-10％。5.如权利要求3所述的功能陶瓷膜材料的制备方法，其特征在于，所述的方法还包括对高温焙烧后的陶瓷膜材料磁化处理的步骤。6.如权利要求5所述的功能陶瓷膜材料的制备方法，其特征在于，所述的磁化处理的步骤为将陶瓷膜材料置于静磁场、交变磁场，脉动磁场和脉冲磁场的磁场发生...

【专利技术属性】
技术研发人员：高卫民，陈志刚，程寒飞，詹茂华，孟溪，骆守鹏，陶文达，
申请(专利权)人：中冶华天工程技术有限公司，中冶华天南京工程技术有限公司，中冶华天安徽节能环保研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34